GreenPAKを使って間欠動作システムのデモボードを作ってみた

デモボード概要

GreenPAK　SLG46827 間欠動作デモボードは、ルネサスエレクトロニクス株式会社が展開しているGreenPAK 製品のうち、　SLG46827-AG を使用したMCUの間欠動作のデモを行うボードです。SLG46827-AG の機能を活用することで間欠動作機能を
持たないMUCでの間欠動作を実現します。
GreenPAKではMCU間欠動作の制御に加え、Power on reset、低電圧検出、WDT機能を実装しています。
MCUの動作は間欠起動時、SW入力に応じたLEDを点灯し、通常起動時にはFlasher動作を行います。

 

背景

間欠動作機能を持たないMCUで間欠動作を実現するためにはRTC等が必要となりますが、RTCに替えてGreenPAKを
使用することで間欠動作の実現だけではなく、低電圧検出、WDT等も搭載することが可能となり、より一層のコスト削減が可能になる。

 

デモボード概略ブロック図

デモボード仕様

電源

・基板への電源入力は12VのACアダプタとする
・Power SWにて回路へ電源の電源投入(ONでLED(緑)点灯)

動作１(間欠時動作：IGNオフ)

・Power SWのオンにてGreenPAKの動作開始
・GreenPAKのタイマで定期的にWAKE信号を出力しLDO2を起動
この時、GreenPAKはIGNON=0とすることでMCUは間欠時動作開始
・MCU間欠時動作はSCAN SW入力状態に応じた色のLEDを点灯/点滅
SCAN SW=0でLED(緑)点灯、SCAN SW=1でLED(赤)点滅
・Flasher SW/ Hazard SWの入力は受け付けない
・一連の間欠時時動作終了後MCUからのSLEEP信号を出力、これを受けGreenPAKがLDO2を停止し
MCUをシャットダウンするとともにGreenPAKのタイマ起動
・間欠時動作中にIGN SWがONとなった場合、GreenPAKがIGNON=1とすることでMCUは通常動作に移行

 

動作２(通常動作：IGNオン)

・IGN SWのONによりGreenPAKからWAKE信号を出力し、LDO2を起動
この時、GreenPAKはIGNON=1とすることでMCUは通常動作開始
・Flasher SWによるRightまたはLeft信号でそれぞれの前後のLED(橙)を点滅
Hazard SWでは前後左右のLED(橙)を点滅、それぞれSW OFFで消灯
・IGN SWのOFFでGreenPAKがIGNON=0としMCUは終了処理を開始
終了処理完了後MCUからSLEEP信号を出力し、これを受けGreenPAKがLDO2を停止、
MCUをシャットダウンするとともにGreenPAKのタイマ起動

 

その他

・GreenPAKはLDO2の出力をモニタし、MCUに対するPower on reset(POR)、Low voltage detection(LVD)及び
MCU動作時WDTによる監視を実施
・GreenPAK(SLG46827-A)はICソケットを用いて搭載
・GreenPAKのI2CインタフェースにSerial Debugger接続用コネクタ搭載
・MCUデバック用にE2エミュレータ接続コネクタ搭載

 

GreenPAK動作１(電源投入時：Power SW ON)

・GreenPAKの起動完了後、間欠待機タイマ起動(5s)
・出力端子初期値 ：WAKE=0、IGNON=0、RESET=0

 

GreenPAK動作２(MCU間欠動作：IGN SW OFF)

・間欠待機時間経過後LDO2を起動(WAKE=1, IGNON=0)
・LDO2の出力電圧(MVDD)4.8Vを検出後、POR時間をカウントし、リセット解除(RESET=1)、WDT起動
・一連の間欠時時動作終了後MCUはSLEEP=0を出力、この立下りエッジを検出し
LDO2を停止(RESET=0, WAKE=0)、WDT停止、間欠待機タイマ起動

GreenPAK動作３(MCU通常動作：IGN SW ON)

・間欠待機中、IGN ONでLDO2を起動(WAKE=1, IGNON=1)
・LDO2の出力電圧(MVDD)4.8Vを検出後、POR時間をカウントし、リセット解除(RESET=1)、WDT起動
・間欠動作中のIGN ONではIGNON=1
・IGN OFFでIGNON=0を出力
MCUは終了処理実施後SLEEP=0を出力、この立下りエッジを検出しLDO2を停止(RESET=0, WAKE=0)、
WDT停止、間欠待機タイマ起動

GreenPAK動作４(WDT)

・RESET=1後、WDTスタート
・所定周期(T1)内にMCUからのPRUN信号の入力か無い場合、または所定周期(T2)より短い場合
PRUNRESET=0を出力、WDTクリア
・RESET=0を出力後MCUのリセットによりSLEEP=0となるが、 WAKE=1を保持
・2ms後にリセット解除(RESET=1)
・異常検出周期はT1=15ms、T2=5msとする(標準のPRUN周期は10ms)

GreenPAK動作５(低電圧検出LVD)

・LDO2の出力電圧(MVDD)をモニタし、4.6V以下を検出でRESET=0を出力、WDTクリア
・RESET=0を出力後MCUのリセットによりSLEEP=0となるが、 WAKE=1を保持
・MVDDが回復し4.8Vを検出後、POR時間(12ms)でリセット解除(RESET=1)、WDT起動

GreenPAK SLG46827-Aのデザイン

GreenPAK内部ブロック図

・GreenPAKの内部処理ブロックを示します。

WAKE信号生成部

・WAKE信号生成部はMCU用電源ICの出力を制御します。IGN＝Low時、間欠動作として１s経過すると
WAKE信号をHighにします。SLEEP信号がLowに立ち下がると１ms後にWAKE信号をLowにし、間欠タイマを
起動します。MVDD電圧が下がりLVDET＝Lowになると、その後にSLEEP＝LowになってもWAKE信号はLowになりません。

IGNON信号生成部

・IGNON信号生成部はIGN SWの入力状態をMCUに通知します。nRESET=High期間中にIGN SWをHigh/Lowさせるとそれに連動してIGNONはHihg/Lowします。nRERET=Low期間中にIGN SWをHighに
すると、nRESETがHighになるタイミングでIGNONをHighにします。

RESET信号生成部

・RESET信号生成部はMCUのnRESET端子を制御します。WAKE＝High時、MVDDが所定の電圧になると
nRESETをHighにします。IGN=Low時にSLEEP信号がLowになると、nRESETをLowにします。
WDTでエラーが発生するとnRESETをLowにし、２ms経過後にHighにします。

WDT部

・WDTnRESET=High中に動作します。15ms以上MCUからPRUN信号のHighパルスがない場合、
もしくは5ms以下で次のパルスが入力された場合にエラー信号(Over err,　Under err)をLowにします。

GreenPAK SLG46827-Aの端子割り付け

・端子割り付けを示します。電源端子は省略しています(10ピン：GND、20ピン：VDD)

デモボード外観

デモボード動作

間欠時動作

・MCU動作時にLED4(青)が点灯しSCAN SWに応じたLEDを点灯/点滅

通常動作

・IGNスイッチのONで通常動作となりLED4(青)が点灯します。
・LRスイッチにより左または右のLED(橙)が点滅します。

・HazardスイッチによりすべてのLED(橙)が点滅します。

デバッガインタフェース

GreenPAK Serial Debugger

・DebuggerコネクタにGreenPAK Serial Debuggerをケーブル経由で接続することで、
開発環境Go Configure Software Hub を使用したデバッグやデータ書き換えが可能です

MCUエミュレータインタフェース

・エミュレータ接続コネクタにE2エミュレータなどをケーブルで接続することでMCUデバッグやデータ書き換えが可能です。

まとめ

GreenPAK　SLG46827-Aを使ったMCU間欠動作のデモを作成しました。
今回は車載アプリケーションをイメージしてIGNスイッチでMUCの動作が変わるしようとなっています。
SLG46827-Aを用いることでMCUに間欠動作機能がない場合でもこれを実現できます。さらにSLG46827-Aのアナログコンパレータ、ロジック回路でWDT、低電圧検出機能も搭載しています。
デモボードの貸し出し等も可能なので車載対応GreenPAKの検討をよろしくお願いします。

・ルネサスエレクトロニクス車載用GreenPAKはこちら
https://www.renesas.com/ja/products/programmable-logic/greenpak-programmable-mixed-signal-products/automotive-greenpak-programmable-mixed-signal-ics
・SLG46827-A製品ページはこちら
https://www.renesas.com/ja/products/slg46827-a

・マクニカ ルネサスページはこちら。
https://www.macnica.co.jp/business/semiconductor/manufacturers/renesas/